一種纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法

2023-04-24 20:00:41

專利名稱：一種纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法
技術領域：
本發明屬於秸稈類物質精深加工技術領域，具體涉及一種纖維素秸稈類物質組分 拆分及精深加工的方法。
背景技術：
目前，隨著石化資源日益減少，人們開始尋求可再生的生物資源來代替石油化工 原料，利用可再生的農林秸稈開發出多種化工產品。要想充分利用秸稈纖維素物質，需要將 其組分拆分分離，半纖維素分解成五碳糖，把木質素提取出來，纖維素分解成六碳糖。纖維 素分解成五碳糖已有非常成熟的技術，但木質素的提取和纖維素的水解還有待開發。目前 纖維素分解比較溫和，比較環保的方法當屬纖維素酶水解，儘管我們可以利用稀酸或汽爆 的方法能以將半纖維素轉化成五碳糖分離出來，但剩下的纖維素和木質素仍交織在一起， 阻礙了纖維素酶的可及性，酶利用低，分解成本相對較高，為了減少纖維素酶的用量，使纖 維素充分分解，最好的辦法就是先把和纖維素交織包裹在一起的木質素分離掉，醇類溶劑 能以從纖維素秸稈類物質中把木質素萃取出來，達到纖維素和木質素的分離目的，但是萃 取木質素後和萃取劑分離目前是通過加入數倍冷水使木質素沉澱分離出來，這種方法消耗 能量較大，分離的不夠徹底。

發明內容
本發明提供一種纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，該方法能使纖維 素類物質得到最大化的利用。本發明採用以下技術方案
一種纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，向脫除半纖維素或部分脫除半纖 維素的秸稈類物質中按固液質量比1 :2-8加入液態醇類物質，在60-180°C下萃取1-4小 時，固液分離，液相物質為含木質素的醇溶液；向液相物質中加入聚乙二醇或環氧化合物反 應後精製得生物多元醇。向液相物質中加入聚乙二醇前，液相物質先蒸發除去20-95%的液態醇類物質，然 後加入蒸發後液態醇類物質質量1-100倍的聚乙二醇，再按聚乙二醇質量的0. 1-3%加入無 機酸，控制溫度100-170°C，反應0. 2-4小時，最後加入鹼性物質調pH值6_8，精製得生物多元醇。向液相物質中加入環氧化合物前，液相物質先蒸發除去20-95%的液態醇類物質， 然後加入蒸發後總液體質量0. 1-10倍的環氧化合物，再加入環氧化合物質量0. 1—5%的鹼 性催化劑，在惰性氣體氛圍中、80-150°C反應1-3小時，精製得聚醚多元醇。所述液態醇類物質為多元醇；所述無機酸為硫酸、鹽酸或磷酸；所述鹼性物質為 氫氧化鉀或氫氧化鈉。所述多元醇為乙二醇。所述環氧化合物為環氧乙烷、環氧丙烷或環氧丁烷；所述鹼性催化劑為氫氧化鉀或氫氧化鈉；所述惰性氣體為氮氣或二氧化碳。所述脫除半纖維素或部分脫除半纖維素的秸稈類物質指經水解或汽爆後脫除或 部分脫除半纖維素的秸稈類物質。本發明研究發現，木質素在一定溫度下能溶解於液體醇類溶劑中，而木質素中分 子結構中含有多個羥基，在一定條件下能和聚乙二醇或環氧化合物反應生成多元醇，利用 多元醇和木質素的這種特性，本發明將分離纖維素和利用木質素生產生物多元醇和聚醚多 元醇融合在一起，既分離了纖維素的同時也利用木質素生產了多元醇，減少了生產環節，降 低了木質素和纖維素分離的成本，同時纖維素酶解時已將木質素分離出去，因此大大降低 了纖維素水解的成本，採用簡單節能的方式獲得了價值非常高的聚酯生產原料-多元醇， 為企業和社會創造很大的財富。
具體實施例方式實施例1
取水解脫除半纖維素後的玉米秸稈碎渣1000克，放入反應釜中，加入5000克乙二醇， 加溫蒸煮3小時，將蒸煮後混合物固液分離，固相物質可用酶水解製取六碳糖，液相 部分蒸發除去4500克乙二醇，然後加入聚乙二醇600克，加入18克硫酸，加熱至150°C反應 2. 5小時，加入氫氧化鈉調pH值至7，完成反應後精製得生物多元醇。實施例2
取汽爆脫除半纖維素後的玉米秸稈碎渣1000克，放入反應釜中，加入2000克乙二醇， 加溫60°C蒸煮4小時，將蒸煮後混合物固液分離，固相物質可用酶水解製取六碳糖，液相部 分蒸發除去400乙二醇，然後加入聚乙二醇8000克，加入80克硫酸，加熱至100°C反應4小 時，加入氫氧化鈉調PH值至6，完成反應後精製得生物多元醇。實施例3
取水解脫除半纖維素後的玉米秸稈碎渣1000克，放入反應釜中，加入8000克乙二醇， 加溫180°C蒸煮1小時，將蒸煮後混合物固液分離，固相物質可用酶水解製取六碳糖，液相 部分蒸發除去4000克乙二醇，然後加入聚乙二醇10000克，加入10克硫酸，加熱至170°C反 應0. 2小時，加入氫氧化鈉調pH值至8，完成反應後精製得生物多元醇。實施例4
取汽爆脫除半纖維素後的玉米秸稈碎渣2000克，放入反應釜中，加入8000克乙二醇， 加溫150°C蒸煮3小時，將蒸煮後混合物固液分離，固相物質可用酶水解製取六碳糖，液相 部分蒸發除去乙二醇7000克，然後加入蒸發乙二醇後總液體質量0. 1倍的環氧丙烷，加入 環氧丙烷質量0. 1%的氫氧化鈉，通入氮氣，150°C反應1小時，完成反應後精製得到木質素 基聚醚多元醇。實施例5
取水解脫除半纖維素後的玉米秸稈碎渣2000克，放入反應釜中，加入8000克乙二醇， 加溫150°C蒸煮3小時，將蒸煮後混合物固液分離，固相物質可用酶水解製取六碳糖，液相 部分蒸發除去乙二醇5000克，然後加入蒸發乙二醇後總液體質量3倍的環氧丁烷，加入環 氧丁烷質量3%的氫氧化鈉，通入二氧化碳，80°C反應3小時，完成反應後精製得到木質素基 聚醚多元醇。
實施例6
取汽爆脫除半纖維素後的玉米秸稈碎渣2000克，放入反應釜中，加入8000克乙二醇， 加溫150°C蒸煮3小時，將蒸煮後混合物固液分離，固相物質可用酶水解製取六碳糖，液相 部分蒸發除去乙二醇2000克，然後加入蒸發乙二醇後總液體質量10倍的環氧乙烷，加入環 氧乙烷質量5%的氫氧化鈉，通入氮氣，110°C反應2小時，完成反應後精製得到木質素基聚 醚多元醇。
權利要求
1.一種纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特徵在於向脫除半纖維素 或部分脫除半纖維素的秸稈類物質中按固液質量比1 :2-8加入液態醇類物質，在60-180°C 下萃取1-4小時，固液分離，液相物質為含木質素的醇溶液；向液相物質中加入聚乙二醇或 環氧化合物反應後精製得生物多元醇。
2.如權利要求1所述的纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特徵在於 向液相物質中加入聚乙二醇前，液相物質先蒸發除去20-95%的液態醇類物質，然後加入蒸 發後液態醇類物質質量1-100倍的聚乙二醇，再按聚乙二醇質量的0. 1-3%加入無機酸，控 制溫度100-170°C，反應0. 2-4小時，最後加入鹼性物質調pH值6_8，精製得生物多元醇。
3.如權利要求1所述的纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特徵在於 向液相物質中加入環氧化合物前，液相物質先蒸發除去20-95%的液態醇類物質，然後加入 蒸發後總液體質量0. 1-10倍的環氧化合物，再加入環氧化合物質量0. 1-5%的鹼性催化 劑，在惰性氣體氛圍中、80-150°C反應1-3小時，精製得聚醚多元醇。
4.如權利要求2所述的纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特徵在於 所述液態醇類物質為多元醇；所述無機酸為硫酸、鹽酸或磷酸；所述鹼性物質為氫氧化鉀 或氫氧化鈉。
5.如權利要求4所述的纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特徵在於 所述多元醇為乙二醇。
6.如權利要求3所述的纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特徵在於 所述環氧化合物為環氧乙烷、環氧丙烷或環氧丁烷；所述鹼性催化劑為氫氧化鉀或氫氧化 鈉；所述惰性氣體為氮氣或二氧化碳。
7.如權利要求1-6任一項所述的纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，其特 徵在於所述脫除半纖維素或部分脫除半纖維素的秸稈類物質指經水解或汽爆後脫除或部 分脫除半纖維素的秸稈類物質。
全文摘要
本發明屬於秸稈類物質精深加工技術領域，具體涉及一種纖維素秸稈類物質組分拆分及精深加工的方法，該方法為向脫除半纖維素或部分半纖維素的秸稈類物質中按固液質量比12-8加入液態醇類物質，在60-180℃下萃取1-4小時，固液分離，液相物質為含木質素的醇溶液；向液相物質中加入聚乙二醇或環氧化合物精製得生物多元醇。本發明將分離纖維素和利用木質素生產生物多元醇和聚醚多元醇融合在一起，既分離了纖維素的同時也利用木質素生產了多元醇，採用簡單節能的方式獲得了價值非常高的聚酯生產原料-多元醇，為企業和社會創造很大的財富。
文檔編號C08G65/28GK102060998SQ20111002807
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者王建設, 王紹鵬 申請人:王建設